本发明公开一种带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器及使用方法。液压执行器包括液压缸、阀体、阀芯、阀套及弹簧，喷嘴挡板节流机构设置在阀芯和阀套的底部；阀芯中心是轴向细长孔，阀芯底部有作为喷嘴使用的阻尼孔；阀套底端内部有圆柱形凸台，凸台平面做为挡板使用；在阀套底部的圆柱形凸台和阀套内壁之间的环形平面上开有轴向卸油口使阀套底部与低压油腔连通，在阀套底部外端有与阀套做成一体的推杆伸出阀体外端，推动推杆使阀套前行，凸台平面与喷嘴之间的距离变小，液阻变大，液压力克服大弹簧与负载阻力推动活塞杆伸出。本发明可以实现对输入推力的放大，放大倍数由液压缸缸径与喷嘴的直径比决定，喷嘴直径较小，故推力放大倍数较大。
1.一种带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器，其特征在于：包括液压缸和控制装置两部分：
所述液压缸为液压执行器的执行部件，液压缸缸体与控制装置通过螺栓连接为一体；
活塞左端面与缸盖右端面之间的缸体内设有大弹簧，在大弹簧的作用下，活塞杆处于收回状态；
所述控制装置包括阀芯、阀套和阀体，阀体为分体式，包括第一阀体、第二阀体、第三阀体，第一阀体左面与液压缸缸体采用法兰连接；第一阀体中间有与阀芯杆配合的小孔，小孔与阀芯杆配合面通过密封圈密封；第二阀体中间有阶梯孔，阶梯孔的直径依次为φ3、φ4、φ3，且φ4>φ3，两个直径为φ3的孔与阀套外圆柱面配合，配合面间用密封圈密封，直径为φ4的孔与阀套外圆柱面之间形成环形容腔c1，该环形容腔作为高压容腔使用；在第二阀体的一个侧面上有与直径为φ4的孔垂直连通的油道孔L1，油道孔外面有内螺纹，通过管路与高压油源连接；第三阀体中间有阶梯孔，直径从左到右依次为φ5、φ6，且φ5>φ6，圆柱孔φ5与推杆之间形成环形容腔c3，作为低压容腔使用，φ6孔与推杆配合，φ6内设有环形沟槽，用于放置密封圈，在第三阀体的侧面上设有与环形容腔c3垂直连通的油道孔L3，油道孔通过管接头、油管与油箱连接；
阀套与第二阀体、第三阀体配合，阀套一部分安装在第二阀体的阶梯孔内，内径为φ1，外径为φ3，阀套内安装阀芯；阀套另一部分安装在第三阀体的φ6孔内，阀套的右端连接推杆；阀套右端的推杆安装在第三阀体的直径为φ6的孔内，并且伸出第三阀体外；在靠近阀套中部的侧壁上有径向小孔L2，连通环形容腔c1和c2；在第二阀体、第三阀体连接处的阀套右端内部底平面上设有圆柱形凸台，凸台平面作为挡板使用，圆柱形凸台与阀套内壁中间的环形平面上均布四个轴向油孔L4，使阀套内腔与环形容腔c3连通；阀套左端面与第一阀体的右端面之间设有小弹簧；小弹簧位于第二阀体内侧、阀芯外侧；
阀芯安装在阀套内，阀芯中部为细长孔L5，阀芯右端有两个直径为φ1的凸肩，两凸肩之间的阀杆上有径向阻尼孔R1，这两个凸肩与阀套内壁及阀芯杆之间形成环形容腔c2，该环形容腔通过阀套侧壁上的径向进油孔L2与环形容腔c1连通，环形容腔c2通过阻尼孔R1与阀芯内部细长孔L5连通；细长孔L5最左端通过轴向阻尼孔R3与液压缸无杆腔连通，细长孔最右端通过轴向阻尼孔R2及喷嘴J与阀套右端的内腔连通；阀芯右端与阀套底部之间设有第一阀芯弹簧，阀芯左端凸肩的左面设有第二阀芯弹簧，通过压紧螺栓将第二阀芯弹簧紧紧压在阀芯左凸肩的左端面上，压紧螺栓可调节第二阀芯弹簧的预压紧量；第一阀芯弹簧和第二阀芯弹簧起阻尼作用，防止阀芯左右振荡。
2.根据权利要求1所述的带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器，其特征在于：
所述液压缸为柱塞液压缸、单出杆液压缸或双出杆液压缸中的一种。
3.根据权利要求1所述的带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器，其特征在于：
所述大弹簧和小弹簧在安装时有预压紧力，该预压紧力使活塞和阀套处于各自的初始位置。
4.根据权利要求1所述的带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器，其特征在于：
所述第二阀体上的油道孔L1及第三阀体上的油道孔L3上有内螺纹，通过管接头与管路连接。
5.根据权利要求1所述的带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器，其特征在于：
所述缸体右端法兰、第一阀体、第二阀体、第三阀体的外形均为正方形，正方形平面的四个角上均布螺栓孔，通过四件螺栓将缸体、第一阀体、第二阀体、第三阀体紧固在一起。
6.根据权利要求1所述的带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器，其特征在于：
第一阀体左面作为液压缸的底面，配合平面间有沟槽，用于放置密封圈；第一阀体的右端面与第二阀体左端面配合，配合平面间有沟槽，用于放置密封圈；第三阀体的左端面与第二阀体的右端面配合，配合面有沟槽，用于放置密封圈；阀芯右端凸肩外圆柱面上有环形沟槽，用于放置密封圈。
7.一种权利要求1 6任一项所述的带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器的使~
用方法，其特征在于：高压油从高压油道孔L1进入环形高压油腔c1，再经阀套上的径向进油孔L2进入环形高压容腔c2，再经过阀芯两凸肩之间的径向阻尼孔R1进入阀芯中心的轴向细长孔L5，然后向左右两端分流，左端经轴向阻尼孔R3流入液压缸无杆腔，向右经轴向阻尼孔R2、喷嘴射向挡板，经过喷嘴挡板之间的环形平面间隙流入阀套和阀芯右端面组成的低压容腔c3内，再经过阀套底部的轴向油孔L4流入低压容腔c3内，最后从第三阀体上的低压油道L3进入低压油管。
8.根据权利要求7所述的带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器的使用方法，其特征在于：该液压执行器共有四个阻尼孔，分别是固定阻尼孔R1、R2、R3以及喷嘴挡板组成的可变阻尼Rx，固定阻尼孔R2和可变阻尼Rx串联后和固定阻尼孔R3并联，该并联回路再和固定阻尼孔R1串联；平衡状态下，由于液压缸左端大弹簧的作用，使液压缸无杆腔内的压力较高，液流只能从轴向阻尼孔R2和喷嘴挡板之间的缝隙流入低压腔；使用时，在右端推杆上施加轴向推力，推力克服小弹簧的弹力，阀套左移，挡板和喷嘴之间的距离x变小，此处可变液阻Rx阻值增大，流量变小，液流被迫经轴向阻尼孔R3流入液压缸无杆腔内，活塞克服大弹簧推力及外负载力向左移动，活塞杆伸出；保持x固定，则活塞杆输出恒定的推力和速度；
如果去掉作用在推杆上的推力，则在小弹簧和喷嘴挡板处液动力的作用下，阀套向右移动，使x增大，可变液阻Rx阻值变小，流量增大，液压油流入低压容腔，活塞在大弹簧及外力作用下向右移动，活塞杆收回。
带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器及使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器及使用方法，属于液压传动元件技术领域。
背景技术
[0002] 直线液压执行器，是一种借助液体压力输出直线运动和力的液压机构。本发明与目前已有的直线液压执行器相比较，有以下一些特点。（1）体积较小，所需液体流量小，所需液体体积以mL为单位，属于微流量液压机构。（2）输出力大，油源压力可以是高压或超高压级别。（3）集成了喷嘴挡板式液压控制体。本发明是微流量、大压力、小体积的液压机构。
发明内容
[0003] 本发明旨在提供一种带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器及使用方法，该执行器具有微流量、高压力、小体积的特点，采用喷嘴挡板式控制方式，利用液压油源对输入的推力进行放大。
[0004] 本发明提供了一种带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器，包括液压缸和控制装置两部分。
[0005] 所述液压缸为液压执行器的执行部件，所述液压缸为柱塞液压缸、单出杆液压缸或双出杆液压缸中的一种。液压缸缸体与控制装置通过螺栓连接在一体；
[0006] 活塞左端面与缸盖右端面之间的缸体内设有大弹簧，在大弹簧的作用下，活塞杆处于收回状态。
[0007] 所述控制装置包括阀芯、阀套和阀体，为便于实现，阀体做成分体式的，包括第一阀体、第二阀体、第三阀体，第一阀体左面与液压缸缸体采用法兰连接，第一阀体左面作为液压缸的底面，配合平面间有沟槽，用于放置密封圈。第一阀体中间有与阀芯杆配合的小孔，小孔与阀芯杆配合面通过密封圈密封，第一阀体的右端面与第二阀体左端面配合，配合平面间有沟槽，用于放置密封圈，第二阀体中间有阶梯孔，阶梯孔的直径依次为φ3、φ4、φ3，且φ4>φ3，两个直径为φ3的孔与阀套外圆柱面配合，配合面间用密封圈密封，直径为φ4的孔与阀套外圆柱面之间形成环形容腔c1，该环形容腔作为高压容腔使用；在第二阀体的一个侧面上有与孔φ4的垂直连通的油道孔L1，油道孔外面有内螺纹，通过管路与高压油源连接；第三阀体的左端面与第二阀体的右端面配合，配合面有沟槽，用于放置密封圈，第三阀体中间有阶梯孔，直径从左到右依次为φ5、φ6，且φ5>φ6，圆柱孔φ5与推杆之间形成环形容腔c3，作为低压容腔使用，φ6孔与推杆配合，φ6内设有环形沟槽，用于放置密封圈，在第三阀体的一个侧面上有与环形容腔c3垂直连通的油道孔L3，油道孔通过管接头、油管与油箱连接；
[0008] 阀套与第二阀体、第三阀体配合，阀套一部分安装在第二阀体的阶梯孔内，内径为φ1，外径为φ3，阀套内安装阀芯；阀套另一部分安装在第三阀体的φ6孔内，阀套的右端连接推杆；阀套右端的推杆安装在第三阀体的直径为φ6的孔内，推杆端部伸出第三阀体外；在靠近阀套中部的侧壁上有径向小孔L2，连通环形容腔c1和c2；在第二阀体、第三阀体连接处的阀套右端内部底平面上设有圆柱形凸台，凸台平面作为挡板使用，圆柱形凸台与阀套内壁中间的环形平面上均布四个轴向油孔L4，使阀套内腔与环形容腔c3连通；阀套左端面与第一阀体的右端面之间设有小弹簧；小弹簧位于第二阀体内侧、阀芯外侧；
[0009] 阀芯安装在阀套内，阀芯中间为细长孔，阀芯右端有两个直径为φ1的凸肩，凸肩外圆柱面上有环形沟槽，用于放置密封圈。两凸肩之间的阀杆上有径向阻尼孔R1，这两个凸肩与阀套内壁及阀芯杆之间形成环形容腔c2，该环形容腔通过阀套侧壁上的径向进油孔L2与环形容腔c1连通，环形容腔c2通过阻尼孔R1与阀芯内部细长孔L5连通；细长孔L5最左端通过轴向阻尼孔R3与液压缸无杆腔连通，细长孔最右端通过轴向阻尼孔R2及喷嘴J与阀套右端的内腔连通；阀芯右端与阀套底部之间有第一阀芯弹簧，阀芯左端凸肩的左面有第二阀芯弹簧，通过压紧螺栓将第二阀芯弹簧紧紧压在阀芯左凸肩的左端面上，压紧螺栓可调节第二阀芯弹簧的预压紧量；第一阀芯弹簧和第二阀芯弹簧起阻尼作用，防止阀芯左右振荡。
[0010] 上述喷嘴挡板式微型直线液压执行器，所述大弹簧和小弹簧在安装时有预压紧力，该预压紧力使活塞和阀套处于各自的初始位置。
[0011] 上述喷嘴挡板式微型液压执行器，所述第二阀体上的油道孔L1及第三阀体上的油道孔L3上有内螺纹，通过管接头与管路连接。
[0012] 上述喷嘴挡板式微型直线液压执行器，所述缸体右端法兰、第一阀体、第二阀体、第三阀体的外形均为正方形，正方形平面的四个角上均布螺栓孔，通过四件螺栓将缸体、第一阀体、第二阀体、第三阀体紧固在一起。
[0013] 上述喷嘴挡板式微型直线液压执行器，所述各个零部件的配合面上均设有相应的密封槽，用于放置密封圈。
[0014] 本发明提供了一种液压直线器的使用方法，高压油从高压油道孔L1进入环形高压油腔c1，再经阀套上的径向进油孔L2进入环形高压容腔c2，再经过阀芯两凸肩之间的径向阻尼孔R1进入阀芯中心的轴向细长孔L5，然后向左右两端分流，左端经轴向阻尼孔R3流入液压缸无杆腔，向右经轴向阻尼孔R2、喷嘴射向挡板，经过喷嘴挡板之间的环形平面间隙流入阀套和阀芯右端面组成的低压容腔c3内，再经过阀套底部的轴向油孔L4流入低压容腔c3内，最后从第三阀体上的低压油道L3进入低压油管。
[0015] 该系统共有四个阻尼孔，分别是固定阻尼孔R1、R2、R3以及喷嘴挡板组成的可变阻尼Rx，固定阻尼孔R2和可变阻尼Rx串联后和固定阻尼孔R3并联，该并联回路再和固定阻尼孔R1串联；平衡状态下，由于液压缸左端大弹簧的作用，使液压缸无杆腔内的压力较高，液流只能从轴向阻尼孔R2和喷嘴挡板之间的缝隙流入低压腔；使用时，在右端推杆上施加轴向推力，推力克服小弹簧的弹力，阀套左移，挡板和喷嘴之间的距离x变小，此处可变液阻Rx阻值增大，流量变小，液流被迫经轴向阻尼孔R3流入液压缸无杆腔内，活塞克服大弹簧推力及外负载力向左移动，活塞杆伸出；保持x固定，则活塞杆输出恒定的推力和速度；如果去掉作用在推杆上的推力，则在小弹簧和喷嘴挡板处液动力的作用下，阀套向右移动，使x增大，可变液阻Rx阻值变小，流量增大，液压油流入低压容腔，活塞在大弹簧及外力作用下向右移动，活塞杆收回。
[0016] 本发明的有益效果：
[0017] （1）利用本发明可以实现对输入推力的放大，放大倍数由液压缸缸径与喷嘴的直径比决定，由于喷嘴直径较小，所以推力放大倍数较大；
[0018] （2）本发明比较适用于体积小、推力大的场合。
附图说明
[0019] 图1为带有喷嘴挡板式控制体的直线液压执行器的结构图。
[0020] 图2为图1的左视图。
[0021] 图3为图1的右视图。
[0022] 图4为图1的仰视图。
[0023] 图5为图1中I的局部放大图。
[0024] 图6为系统的液阻桥路图。
[0025] 图7为阀套的结构示意图。
[0026] 图中：1.活塞杆；2.液压缸缸体；3.第一阀体；4.第二阀体；5.第三阀体；6.带推杆的阀套；7.小弹簧；8.阀芯；9.第一螺栓；10.大弹簧；11.缸盖；12.密封圈；13.活塞；14.第二螺栓；15.第一阀芯弹簧；16.第二阀芯弹簧； 17.压紧螺母；18为凸台。
[0027] L1.高压油道孔；L2.径向进油孔；L3.低压油道孔；L4.轴向油孔；L5细长孔；R1.径向阻尼孔；R2.轴向阻尼孔；R3.第二轴向阻尼孔；c1.环形高压油腔；c2.第二环形高压油腔；c3.低压容腔；B.挡板；J.喷嘴。
具体实施方式
[0028] 下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
[0029] 实施例1：
[0030] 本发明提供了一种带有喷嘴挡板式控制体的微型直线液压执行器，包括液压缸和控制装置两部分。
[0031] 所述液压缸为液压执行器的执行部件，所述液压缸为柱塞液压缸、单出杆液压缸或双出杆液压缸中的一种。液压缸缸体2与控制装置通过螺栓连接在一体；
[0032] 活塞13左端面与缸盖右端面之间的缸体内设有大弹簧10，在大弹簧的作用下，活塞杆处于收回状态。
[0033] 所述控制装置包括阀芯8、阀套和阀体，为便于实现，阀体做成分体式的，包括第一阀体3、第二阀体4、第三阀体5，第一阀体左面与液压缸缸体采用法兰连接，第一阀体左面作为液压缸的底面，配合平面间有沟槽，用于放置密封圈。第一阀体中间有与阀芯杆配合的小孔，小孔与阀芯杆配合面通过密封圈密封，第一阀体的右端面与第二阀体左端面配合，配合平面间有沟槽，用于放置密封圈，第二阀体中间有阶梯孔，阶梯孔的直径依次为φ3、φ4、φ3，且φ4>φ3，两个直径为φ3的孔与阀套外圆柱面配合，配合面间用密封圈密封，直径为φ4的孔与阀套外圆柱面之间形成环形容腔c1，该环形容腔作为高压容腔使用；在第二阀体的一个侧面上有与孔φ4的垂直连通的高压油道孔L1，油道孔外面有内螺纹，通过管路与高压油源连接；第三阀体的左端面与第二阀体的右端面配合，配合面有沟槽，用于放置密封圈，第三阀体中间有阶梯孔，直径从左到右依次为φ5、φ6，且φ5>φ6，圆柱孔φ5与推杆之间形成环形容腔c3，作为低压容腔使用，φ6孔与推杆配合，φ6内设有环形沟槽，用于放置密封圈，在第三阀体的一个侧面上有与环形容腔c3垂直连通的低压油道孔L3，油道孔外面是内螺纹，通过油管与油箱连接；
[0034] 阀套6与第二阀体4、第三阀体5配合，阀套一部分安装在第二阀体4的阶梯孔内，内径为φ1，外径为φ3，阀套6内安装阀芯8；阀套6另一部分安装在第三阀体的φ6孔内，阀套的右端连接推杆；阀套6右端的推杆安装在第三阀体的直径为φ6的孔内，并且伸出第三阀体外；推杆穿过第三阀体5上直径为φ6的孔伸出阀体外；在靠近阀套中部的侧壁上有径向进油孔L2，连通环形容腔c1和c2；在第二阀体4、第三阀体5连接处的阀套右端内部底平面上设有圆柱形凸台18，凸台平面作为挡板B使用，圆柱形凸台与阀套内壁中间的环形平面上均布四个轴向油孔L4，使阀套内腔与环形容腔c3连通；阀套左端面与第一阀体的右端面之间设有小弹簧7；小弹簧7位于第二阀体内侧、阀芯外侧；
[0035] 阀芯8安装在阀套内，阀芯中间为细长孔L5，阀芯右端有两个直径为φ1的凸肩，凸肩外圆柱面上有环形沟槽，用于放置密封圈12。两凸肩之间的阀杆上有径向阻尼孔R1，这两个凸肩与阀套内壁及阀芯杆之间形成环形容腔c2，该环形容腔通过阀套侧壁上的径向进油孔L2与环形容腔c1连通，环形容腔c2通过径向阻尼孔R1与阀芯内部细长孔L5连通；细长孔L5最左端通过第二轴向阻尼孔R3与液压缸无杆腔连通，细长孔最右端通过轴向阻尼孔R2及喷嘴J与阀套右端的内腔连通；阀芯右端与阀套底部之间有第一阀芯弹簧15，阀芯左端凸肩的左面有第二阀芯弹簧16，通过压紧螺栓17将第二阀芯弹簧紧紧压在阀芯左凸肩的左端面上，压紧螺栓17可调节第二阀芯弹簧16的预压紧量。第一阀芯弹簧15和第二阀芯弹簧16起阻尼作用，防止阀芯左右振荡。
[0036] 上述喷嘴挡板式微型直线液压执行器，所述大弹簧10和小弹簧在安装时有预压紧力，该预压紧力使活塞和阀套处于各自的初始位置。
[0037] 上述喷嘴挡板式微型液压执行器，所述第二阀体上的高压油道孔L1及第三阀体上的低压油道孔L3上有内螺纹，通过管接头与管路连接。
[0038] 上述喷嘴挡板式微型直线液压执行器，所述缸体右端法兰、第一阀体、第二阀体、第三阀体的外形均为正方形，正方形平面的四个角上均布螺栓孔，通过四件螺栓将缸体、第一阀体、第二阀体、第三阀体紧固在一起。
[0039] 上述喷嘴挡板式微型直线液压执行器，所述各个零部件的配合面上均设有相应的密封槽，用于放置密封圈。
[0040] 本发明提供了一种液压直线器的使用方法，高压油从高压油道孔L1进入环形高压油腔c1，再经阀套上的径向进油孔L2进入第二环形高压容腔c2，再经过阀芯两凸肩之间的径向阻尼孔R1进入阀芯中心的轴向细长孔L5，然后向左右两端分流，左端经第二轴向阻尼孔R3流入液压缸无杆腔，向右经轴向阻尼孔R2、喷嘴射向挡板B，经过喷嘴挡板之间的环形平面间隙流入阀套和阀芯右端面组成的低压容腔c3内，再经过阀套底部的轴向油孔L4流入低压容腔c3内，最后从第三阀体上的低压油道孔L3进入低压油管。
[0041] 该系统共有4个阻尼孔，分别是固定阻尼孔R1、R2、R3以及喷嘴挡板组成的可变阻尼Rx，固定阻尼孔R2和可变阻尼Rx串联后和固定阻尼孔R3并联，该并联回路再和固定阻尼孔R1串联；平衡状态下，由于液压缸左端大弹簧的作用，使液压缸无杆腔内的压力较高，液流只能从轴向阻尼孔R2和喷嘴挡板之间的缝隙流入低压腔；使用时，在右端推杆上施加轴向推力，推力克服小弹簧7的弹力，阀套左移，挡板和喷嘴之间的距离x变小，此处可变液阻Rx阻值增大，流量变小，液流被迫经轴向阻尼孔R3流入液压缸无杆腔内，活塞克服大弹簧推力及外负载力向左移动，活塞杆伸出；保持x固定，则活塞杆输出恒定的推力和速度；如果去掉作用在推杆上的推力，则在小弹簧7和喷嘴挡板处液动力的作用下，阀套向右移动，使x增大，可变液阻Rx阻值变小，流量增大，液压油流入低压容腔，活塞在大弹簧10及外力作用下向右移动，活塞杆收回。
